Học PLC cơ bản

1. Lộ trình học PLC

Chào các bạn, hôm nay mình sẽ hướng dẫn các bạn học plc bài đầu tiên. Đầu tiên mình cần giới thiệu cho các bạn lộ trình chúng ta sẽ trải qua để có thể trở thành trở thành lập trình viên plc.

Lập trình viên PLC

Những bạn nào mới tìm hiểu thì nên tham khảo bài viết Tổng Quan về PLC thì mới có thể tiếp tục bài học ngày hôm nay. Từ đây mình sẽ mặc định coi các bạn đã hiểu hết về việc plc là gì và khả năng cũng như công dụng của plc. Chúng ta sẽ chỉ có tổng số lượng là 5 bài giảng cơ bản bao gồm 2 bài  lí thuyết và 3 bài thực hành để có thể nắm bắt cũng như hiểu và tự tay làm được một số ví dụ cơ bản. Sau đó admin sẽ ra những seri tiếp theo nhằm giúp các bạn học nâng cao( bài tập nâng cao, học thiết kế giao diện người- máy Wincc và điều khiển hệ thống qua các thiết bị thông minh như máy tính, hay smart phone từ xa qua Webserver ). Nào bây giờ hãy nhìn sơ qua về lộ trình học của chúng ta.

Lộ trình học PLC

- Bài 1. Giới thiệu những khái niệm cơ bản về input, output, vùng nhớ, kiểu dữ liệu trong PLC

- Bài 2. Giới thiệu cho các bạn những tập lệnh cơ bản như lệnh thường đóng, thường mở, bộ định thì, bộ đếm... mà các lập trình viên plc hay sử dụng nhất.

- Bài 3. Những ví dụ đơn giản đầu tiên do chính các bạn tự tay thiết kế như bật tắt đèn, quạt...

- Bài 4. Những bài toán cơ bản thường dùng trong công nghiệp.

- Bài 5. Giới thiệu cho các bạn cả lí thuyết lẫn bài tập những thủ thuật mà lập trình viên PLC hay sử dụng trong thiết kế.

Qua 5 bài này mình hi vọng rằng các bạn có thể lập trình được và đảm nhiệm được những công việc thiết kế của mình trong công việc. Nào hãy bắt đầu luôn thôi !

Bắt đầu trở thành lập trình viên PLC

2. Bài đầu tiên học plc cơ bản

Như đã giới thiệu, thì plc là bộ điều khiển logic lấy tín hiệu từ đầu vào, xử lí rồi xuất tín hiệu ra. Do vậy, các nhà sản xuất đã phân vùng cho plc thành các vùng nhớ để nhận, lưu trữ và xuất tín hiệu ra. Các tín hiệu đầu vào từ công tắc, nút bấm hay cảm biến... sẽ được nối trực tiếp vào plc và được lưu trữ ở vùng nhớ đầu vào theo các địa chỉ đánh số. Vùng nhớ vào gọi là I. Tương tự như vậy thì đầu ra là nơi xuất tín hiệu sau khi đã được xử lí bằng thuật toán chương trình sẽ được lưu trữ. Vùng nhớ ra gọi Q. Trong hầu hết các bài toán thì chúng ta đôi lúc không cần nhận hay xuất mà chỉ dùng chúng như một bậc thang để nhớ hay so sánh giúp cho việc lập trình thuận tiện và dễ dàng hơn. Đó là vùng nhớ trung gian M.

Tiếp theo các bạn cần có kiến thức về kiểu dữ liệu. Tại sao cần hiểu về kiểu dữ liệu? Chúng ta đều biết rằng, tất cả những bộ lưu trữ, xử lí đều được đặc trưng về giới hạn và tốc độ. PLC cũng vậy, việc hiểu về kiểu dữ liệu sẽ giúp cho việc lưu trữ và xử lí tốt hơn. Hình dung thế này, giả sử rằng bạn muốn lưu trữ được một số bất kì, nếu chọn vùng nhớ quá nhỏ thì chương trình sẽ báo lỗi do không đủ dung lượng. Nếu chọn vùng nhớ lớn quá thì sẽ tốn dung lượng, gây tốn bộ nhớ cho việc lập trình sau này. Đồng thời nó cũng làm tăng thời gian xử lí làm chậm quá trình xuất tín hiệu. Hơn nữa nếu như kiểm soát tốt, các bạn có thể tiết kiệm được rất nhiều chi phí do việc mua đúng chủng loại không lãng phí mà dân gian gọi là giết gà đâu cần tới dao mổ lợn. Các bạn đã hiểu tầm quan trọng của kiểu dữ liệu trong PLC rồi chứ. Sau đây mình xin chỉ dẫn chi tiết cho các bạn.
- Kiểu Bool( logic) chỉ có 2 trạng thái bit trạng thái là on- off: 0 hoặc 1.
- Kiểu Byte: bằng 8 bit diễn tả số nguyên dương từ  0- 255.
- Kiểu Word: bằng 16 bit diễn tả các số nguyên dương từ 0- 65535.
- Kiểu Int: dùng bit đầu tiên làm bit dấu, 0 là dấu +, 1 là dấu -, diễn tả giá trị từ -32768 tới 32767. Ví dụ đơn giản là 01110001 thì số 0 bôi đen đầu tiên từ trái qua phải diễn tả bit dấu + có nghĩa là số dương.
- DWord: bằng 32 bit, diễn tả giá trị nguyên dương từ 0- 2^(32-1).
- DInt: bằng 32 bit, diễn tả cả số nguyên âm lẫn nguyên dương -2^(31) tới 2^(31-1).
- Kiểu Real: bằng 32 bit diễn tả số thực. Lưu ý dấu (.) làm dấu phẩy động.
Thế đã, các bạn phải nhớ được các kiểu dữ liệu trên đây thì mới có thể lập trình plc được.
Bây giờ chúng ta sẽ học cách tạo địa chỉ cho các biến trong plc vì plc chỉ làm việc với biến chứ tín hiệu vào ra hoàn toàn chúng không thể xử lí được.
Trong hầu hết các bài toán, chúng ta thường hay sử dụng 3 miền nhớ I,Q và M.
- Với kiểu Bool: ví dụ là I0.0, I0.1, I0.2... I0.7

Ví dụ về kiểu bit

- Kiểu Byte: ví dụ I0.0, I0.1, I0.2... I0.7

Nói như vậy thì chúng ta sẽ không bao giờ được phép đặt I0.8, I0.9...

- Kiểu Word: ví dụ IW3 = B3 + B4. Lưu ý với các bạn là chúng ta phải viết cho byte tiến. VD IW7= B7 + B8.

Tương tự như vậy với các kiểu dữ liệu còn lại.

Vậy là các bạn đã tìm hiểu xong các vùng nhớ và kiểu dữ liệu trong PLC. Ở bài học tiếp, các bạn sẽ được học các lệnh cơ bản trong PLC. See you later!

Continue

Tổng quan về PLC

I. PLC là gì

1. Giới thiệu chung về PLC

Module PLC- S7-1200 của hãng Siemen

PLC được viết tắt của cụm từ Programmable Logic Controller chính là bộ điều khiển logic on-off đầu vào input, đầu ra output của các tín hiệu số mà người thiết kế có thể lập trình được. Nói như vậy thì ngoài phần cứng PLC ra thì chúng ta còn phải lưu ý tới phần mềm đi kèm nữa. Thực ra nói là tín hiệu số nhưng ngày nay, hầu hết các PLC đều tích hợp khả năng xử lí cả tín hiệu analog nữa để đáp ứng những nhu cầu trong công nghiệp. Do vậy, khi nhắc đến bộ điều khiển logic, chúng ta cần phải mặc định chúng còn có khả năng lập trình xử lí tín hiệu tương tự.

2. PLC đứng ở đâu trong công nghiệp

Một số loại PLC và phụ kiện của hãng Siemen

Do khả năng xử lí tốt, cách lập trình tương đối trực quan với những kĩ sư điện và tuyệt đối tin cậy nên bộ lập trình logic PLC được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp. Chính vì vậy, hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng nổi tiếng phát triển loại sản phẩm này. Các ông lớn đã khẳng định được tên tuổi của mình phải kể đến như Siemen của Đức, Mitsubishi và Omron của Nhật, Delta của Đài Loan, ... và rất nhiều hãng khác đến từ Trung Quốc, Ấn độ, Pháp và Bỉ. Tuy vậy với việc đẩy mạnh công cụ xử lí và sự tiện dụng, dòng S7 của hãng Siemen đã chiếm lĩnh thị trường Việt Nam ngay từ khi mới bắt đầu vào Việt Nam và được giảng dạy ở khắp các đại học hàng đầu như Bách Khoa, Giao Thông, Công Nghiệp...

Các dòng S7 PLC của Siemen

Trước kia, người ta thường phải dùng rất nhiều rơ-le trung gian để điều khiển đóng- ngắt trong các hệ thống điều khiển. Sự rắc rối trong khâu thiết kế, lắp đặt cũng như khó khăn trong bảo dưỡng bảo trì do số lượng rơ-le cũng như dây nối quá nhiều, nhất là mỗi khi thêm các thiết bị mới hay mở rộng xưởng sản xuất làm tiêu tốn quá nhiều chi phí cũng như thời gian. Hơn nữa, trong công nghiệp, việc sử dụng các rơ- le cũng như các dây nối là không tin cậy vì các nhược điểm quá lớn dưới đây:
- Khả năng hoạt động : hầu hết các rơ-le trung gian không thể đáp ứng được tần suất hoạt động lớn trong công nghiệp. Như các bạn đã biết, trong hệ thống, việc on-off các tín hiệu diễn ra liên tục và trong khoảng thời gian dài, Các tiếp điểm của rơ-le chỉ có khả năng đáp ứng được vài chục nghìn lần do vật liệu và kết cấu cơ khí bị giới hạn. Điều này đòi hỏi sự bảo dưỡng thay thế thường xuyên rất bất tiện, gây nên ảnh hưởng lớn tới quá trình sản xuất.
- Nhiệt độ và các yếu tố bên ngoài: Trong các nhà máy thì nhiệt độ ở mức khá cao, làm giảm thời gian sử dụng của rơ-le. Hơn nữa, khả năng bảo vệ khỏi hơi ẩm cũng như các chất độc hại bị hạn chế nhiều, do vậy độ tin cậy của rơ-le trong công nghiệp là rất thấp.
- Khả năng xử lí của rơ- le: do kết cấu tiếp điểm cơ khí nên độ trễ của các rơ-le đôi khi khiến cho các nhà thiết kế e dè khi sử dụng.
- Rơ-le chỉ có khả năng on- off điều này lấy đi tính cạnh tranh trong sự lựa chọn của các kĩ sư điện. PLC thiết kế tích hợp cả khả năng xử lí tín hiệu tương tự analog luôn là sự lựa chọn hàng đầu.
- Mở rộng và thay mới: Đến đây thì chắc hẳn các bạn cũng đồng ý với admin rằng, dùng PLC là sự lựa chọn tuyệt với. Kích thước vô cùng nhỏ gọn, chỉ việc thay chương trình mới và tất cả lại hoạt động mà không cần mua thêm bất cứ thiết bị nào trong phạm vi cho phép. Mà kể cả có mua thêm thì sau này cũng sẽ hạn chế hơn rất nhiều việc mua thêm trong các lần tiếp theo nữa do các modul mở rộng được trang bị số lượng input- output khá lớn.

Tủ điện điều khiển sử dụng rơ-le

Đó là lí do PLC xuất hiện lúc đầu. PLC xuất hiện cắt giảm đáng kể chi phí và công sức xây dựng hệ thống điều khiển trong nhà máy. Đặc biệt trong những năm gần đây, PLC phát triển rầm rộ và thật khó có thể tìm thấy nhà máy công nghiệp nào không sở hữu một PLC.

Tủ điện nhà máy sản xuất bao bì ở Hải Dương

Khoảng vài năm gần đây sự ra đời của Adruino mở ra một tương lai mới trong lĩnh vực điều khiển với mã nguồn mở. Tuy vậy trong PLC vẫn giữ vững vai trò trong công nghiệp bởi sự tin cậy trong hoạt động. Chúng hoạt động ổn định hơn rất nhiều so với Adruino, đặc biệt là với tần số cao. Tuổi thọ của PLC rất lâu nếu không muốn nói là tuyệt vời. Trong quá trình vận hành, người sử dụng có thể tin tưởng tuyệt đối vào bộ điều khiển lập trình được này.

3. Phần cứng PLC

Trên đây chúng ta đã được giới thiệu về vai trò của PLC trong công nghiệp cũng như những đánh giá sơ bộ giữa chúng với các thiết bị khác. Tới đây mọi người đã hiểu vì sao PLC là trái tim trong tủ điện công nghiệp rồi chứ. Tiếp theo admin sẽ giới thiệu cho mọi người cấu tạo của PLC. Trong phần này mọi người sẽ được tìm hiểu về phần cứng trước.

Modul CPU S7-1200 và các modul mở rộng

Về cơ bản thì phần cứng PLC chỉ cần có là CPU S7 XXXX là có thể điều khiển hệ thống được rồi (trong đó XXXX là 300, 400, 1200, 1500 các đời của dòng S7, mình sẽ giới thiệu kĩ hơn ở phần sau). Tuy vậy, mỗi CPU lại có khả năng làm việc khác nhau về chức năng( như có bao gồm khả năng xử lí tín hiệu analog hay không) về số lượng( đầu vào và ra input- output, bao nhiêu bộ đếm, bộ timer, bộ đếm chu kì nhanh), về khả năng lưu trữ... Do vậy, tùy thuộc vào hệ thống chuẩn bị thiết kế mà các kĩ sư điện có thể chọn lựa cho phù hợp. Ngoài ra, trong quá trình mở rộng hay thay đổi hệ thống, các modul mở rộng có thể được bổ sung do CPU chính đã tích hợp các cổng nối sẵn cho quá trình mở rộng sau này, vô cùng tiện lợi.
Để mình giới thiệu cho các bạn một chút về các chủng loại của PLC S7 1200( đây là dòng mới và mình hay dùng để thiết kế cho các dự án mình nhận được). Các bạn tham khảo bảng dưới đây nhé.

Các dòng PLC S7- 1200 

 Tiện đây giới thiệu luôn cho các bạn modul mở rộng của S7- 1200

Một modul mở rộng S7 1200

Như vậy, hôm nay mình đã giới thiệu cho các bạn bài viết về tổng quan PLC để bước đầu các bạn có khái niệm về nó. Phần mềm của PLC mình sẽ giới thiệu tiếp cho các bạn trong bài tới. Các bạn có thể tìm hiểu thêm về các đời, các modul CPU, các modul mở rộng ở đây.

Continue